Satelitarna transmisja danych DVB


Internauci w Polsce wci?„…?…Â? narzekaj?„… na zbyt wolny transfer danych z Sieci. Wiele wskazuje na to, ?…Â?e satelitarna technologia transmisji danych ma du?…Â?e szanse zmieni?„â€? t?„â„? sytuacj?„â„?.


Nieustannie rosn?„…ca obj?„â„?to?…â€??„â€? materia?…‚ów multimedialnych umieszczanych na stronach WWW powoduje konieczno?…â€??„â€? przesy?…‚ania do odbiorców coraz wi?„â„?kszej ilo?…â€?ci danych. Pomimo zwi?„â„?kszania przepustowo?…â€?ci sieci szkieletowej Internetu ko?…„cowi u?…Â?ytkownicy s?„… cz?„â„?sto zmuszani do d?…‚ugiego oczekiwania na pobierane z Sieci materia?…‚y. Wynika to ze zbyt ma?…‚ej wydolno?…â€?ci dostawców Internetu. Jednym z najbardziej ekonomicznych sposobów rozwi?„…zania tego problemu jest transmisja danych przez satelity. Na pocz?„…tku lat dziewi?„â„??„â€?dziesi?„…tych, w celu opracowania standardów dotycz?„…cych cyfrowych transmisji satelitarnych, Europejska Unia Nadawców (EBU European Broadcasting Union) powo?…‚a?…‚a zespó?…‚ roboczy Digital Video Broadcasting (DVB). W wyniku podj?„â„?tych dzia?…‚a?…„ w styczniu 1995 roku opublikowany zosta?…‚ zestaw
norm okre?…â€?laj?„…cych sposoby przekazu obrazu telewizyjnego, d?…Â?wi?„â„?ku i danych komputerowych przez satelity oraz sieci kablowe. W ci?„…gu kolejnych lat opracowano wytyczne dotycz?„…ce przekazywania danych przez naziemne nadajniki telewizyjne oraz szeregu us?…‚ug dodatkowych, takich jak szyfrowanie informacji (telewizja kodowana) czy teletekst. Programy telewizyjne nadawane w standardzie DVB docieraj?„… do odbiorców na niemal ca?…‚ym ?…â€?wiecie. Do wyj?„…tków nale?…Â??„… rynki pó?…‚nocnoameryka?…„ski i japo?…„ski, na których lansowane s?„… indywidualne
rozwi?„…zania. W celu zdefiniowania zasad transmisji danych drog?„… satelitarn?„… opracowano specyfikacj?„â„? DVB-S. U?…â€?ci?…â€?la ona m.in. sposoby kodowania, struktury danych oraz mechanizmy korekcji b?…‚?„â„?dów. Informacje przesy?…‚ane s?„… w tzw. pa?…â€?mie Ku, czyli za pomoc?„… fal lektromagnetycznych o cz?„â„?stotliwo?…â€?ci oko?…‚o 12 GHz. Satelita nadaje jednocze?…â€?nie dane za pomoc?„… fal o kilkudziesi?„â„?ciu ró?…Â?nych cz?„â„?stotliwo?…â€?ciach, a sygna?…‚ transmitowany jest w postaci sinusoidalnej fali elektromagnetycznej, zmodulowanej z wykorzystaniem kluczowania fazy. Wiele systemów komunikacyjnych transmituj?„…cych analogowe programy telewizyjne
koduje informacje, zmieniaj?„…c w niewielkim stopniu cz?„â„?stotliwo?…â€??„â€? nadawanej fali (modulacja cz?„â„?stotliwo?…â€?ci). Do satelitarnego przekazywania danych cyfrowych wykorzystywany jest inny rodzaj modulacji, zwany modulacj?„… (kluczowaniem) fazy. W technice tej informacje reprezentowane s?„… przez skokowo zmieniaj?„…c?„… si?„â„? faz?„â„? sygna?…‚u no?…â€?nego. Okre?…â€?lonym przesuni?„â„?ciom fazowym fali no?…â€?nej przypisywane s?„… jednoznaczne kody, np. przesuni?„â„?cie o 180 stopni oznacza logiczn?„… jedynk?„â„?, a jego brak logiczne zero. W systemie DVB fali
elektromagnetycznej nadawane jest jedno z czterech mo?…Â?liwych przesuni?„â„??„â€? fazowych. Technika ta zwana jest kwadraturow?„… modulacj?„… z przesuni?„â„?ciem fazy (Quadrature Phase Shift Keying). Ka?…Â?dy ze stanów, w jakim znale?…Â??„â€? si?„â„? mo?…Â?e modulowany sygna?…‚ no?…â€?ny, to symbol. Liczba zdefiniowanych symboli wraz z szybko?…â€?ci?„… ich nadawania definiuje pr?„â„?dko?…â€??„â€? transmisji danych. Przezorny, zawsze zabezpieczony. Powa?…Â?nym problemem podczas przekazywania informacji za po?…â€?rednictwem fal radiowych s?„… zak?…‚ócenia wywo?…‚ywane czynnikami atmosferycznymi. W celu zapobie?…Â?enia temu zjawisku trzeba stosowa?„â€? mechanizmy korekcji danych polegaj?„…ce na dodaniu do u?…Â?ytecznego sygna?…‚u dodatkowych informacji, umo?…Â?liwiaj?„…cych poprawienie zniekszta?…‚conych fragmentów. Poniewa?…Â? u?…Â?ytkownik nie ma mo?…Â?liwo?…â€?ci za?…Â??„…dania powtórnego przys?…‚ania uszkodzonych danych, jak ma to miejsce np. podczas po?…‚?„…czenia modemowego, konieczne jest sta?…‚e przekazywanie nadmiarowych danych, pozwalaj?„…cych na wykrycie faktu uszkodzenia informacji i poprawienie ich w dowolnym momencie. W systemie DVB wykorzystywane s?„… trzy mechanizmy umo?…Â?liwiaj?„…ce efektywn?„… korekcj?„â„? b?…‚?„â„?dów: kodowanie Reeda-Solomona, przeplatanie danych i kodowanie Viterbiego. Pierwsz?„…, zawsze wykonywan?„… przez nadawc?„â„? czynno?…â€?ci?„… jest obliczenie na podstawie pakietu 187 bajtów u?…Â?ytecznych informacji
kodu Reeda-Solomona o d?…‚ugo?…â€?ci 16 bajtów. Algorytm ten jest powszechnie wykorzystywany w wielu technologiach przekazu i gromadzenia informacji, takich jak p?…‚yty CD-ROM czy dyski twarde. W wyniku tych dzia?…‚a?…„ generowane s?„… pakiety danych o d?…‚ugo?…â€?ci 204 bajtów (187 bajtów u?…Â?ytecznych danych, 16 bajtów zabezpieczaj?„…cych i jeden
bajt synchronizacji). Drugim krokiem, wykonywanym przed nadaniem przekazu, jest przeplatanie (interleaving) serii pakietów. Dzi?„â„?ki temu procesowi zapobiega si?„â„? trudnemu do naprawy uszkodzeniu kilku s?„…siednich bitów w razie wyst?„…pienia b?…‚?„â„?du transmisji. Ostatnim etapem przygotowania danych jest ich ponowne kodowanie za pomoc?„… algorytmu Viterbiego. Ten z?…‚o?…Â?ony matematycznie proces pozwala na efektywn?„… rekonstrukcj?„â„? danych zniekszta?…‚conych szumem bia?…‚ym, czyli zak?…‚óceniami w tle sygna?…‚u. Jednym z parametrów algorytmu Viterbiego jest stosunek ilo?…â€?ci danych u?…Â?ytecznych do ca?…‚o?…â€?ci przekazywanych informacji. Np. warto?…â€??„â€? 5/6 (stosowana w sieci Internet via the Sky) oznacza, ?…Â?e spo?…â€?ród ka?…Â?dych sze?…â€?ciu bitów pi?„â„??„â€? zawiera u?…Â?yteczne informacje, a jeden s?…‚u?…Â?y do ich ewentualnej korekcji. Specyfikacja DVB przewiduje mo?…Â?liwo?…â€??„â€? doboru wspó?…‚czynnika przez operatora w zakresie od 1/2 do 7/8. Cyfrowy odbiornik ka?…Â?dego abonenta przeprowadza dekodowanie i korekcj?„â„? danych w kolejno?…â€?ci odwrotnej do wy?…Â?ej opisanej.
Po zapoznaniu si?„â„? z wszystkimi parametrami transmisji w sieci Internet via the Sky mo?…Â?na obliczy?„â€? efektywn?„… szybko?…â€??„â€? przekazywania danych u?…Â?ytkownikom: przez ka?…Â?dy transponder urz?„…dzenie retransmituj?„…ce
sygna?…‚ otrzymany ze stacji naziemnych przesy?…‚ane s?„… 22 miliony symboli w ci?„…gu sekundy, czyli 44 Mbit/s (jeden symbol reprezentuje dwa bity). Po dekodowaniu Viterbiego strumie?…„ danych ulega zw?„â„??…Â?eniu do 36,6 Mbit/s=44 Mbit/s×5/6. Nast?„â„?pnie z wymieszanego strumienia wyodr?„â„?bniane s?„… pojedyncze pakiety danych z nadmiarowym kodem Reeda-Solomona. Ostateczna szybko?…â€??„â€? transmisji u?…Â?ytecznych informacji wynosi zatem 33,6 Mbit/s.

Cztery w jednym

Poniewa?…Â? przepustowo?…â€??„â€? transpondera satelitarnego jest stosunkowo du?…Â?a, wykorzystanie go do transmisji tylko jednego programu telewizyjnego by?…‚oby nieekonomiczne. W celu jednoczesnego nadawania kilku ró?…Â?nych przekazów stosowana jest technika multipleksowania, polegaj?„…ca na nadawaniu przez krótki czas pojedynczego przekazu z maksymaln?„… pr?„â„?dko?…â€?ci?„… transpondera. Po chwili wysy?…‚anie pierwszego programu zostaje wstrzymane i zaczyna si?„â„? przekaz drugiego. Specyfikacja DVB nie nak?…‚ada ogranicze?…„ liczby programów przekazywanych przez jeden transponder, ale wzrost liczby stacji powoduje zmniejszenie przepustowo?…â€?ci danego pasma. W praktyce przez jeden transponder przesy?…‚a si?„â„? kilka audycji telewizyjnych i radiowych. Poniewa?…Â? obraz w standardzie DVB rozpowszechniany jest w postaci skompresowanego strumienia MPEG-2, nadawca sam reguluje stopnie?…„ upakowania, wp?…‚ywaj?„…c tym samym na ilo?…â€??„â€? danych powstaj?„…cych w procesie kompresji. Ró?…Â?ne programy mog?„… by?„â€? przesy?…‚ane z odmienn?„… pr?„â„?dko?…â€?ci?„… i charakteryzowa?„â€? si?„â„? ró?…Â?n?„… jako?…â€?ci?„…. Przekazom zawieraj?„…cym wiele dynamicznych fragmentów (np. transmisje sportowe, filmy akcji) przydzielane jest szersze pasmo (ok. 8-9 Mbit/s) ni?…Â? np. programom typu talk-show (4-6 Mbit/s). Do transmisji danych komputerowych na ogó?…‚ nie stosuje si?„â„? multipleksowania, d?„…?…Â??„…c do uzyskania maksymalnej pr?„â„?dko?…â€?ci dzia?…‚ania systemu. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby ten sam transponder wykorzystywa?„â€? do przesy?…‚ania zarówno danych, jak i programów telewizyjnych lub radiowych. Stosunkowo nowym rozwi?„…zaniem jest tzw. multipleksowanie statystyczne, stosowane tylko podczas przekazywania obrazu telewizyjnego. Technika ta polega na nieustannych zmianach szeroko?…â€?ci pasma przydzielanego ka?…Â?demu programowi. W tym celu kodery MPEG-2 znajduj?„…ce si?„â„? u nadawcy (jeden dla ka?…Â?dego programu) s?„… dodatkowo wyposa?…Â?one w uk?…‚ady analizuj?„…ce zawarto?…â€??„â€? obrazu oraz mikrokontroler zapewniaj?„…cy komunikacj?„â„? pomi?„â„?dzy nimi. Je?…Â?eli który?…â€? program zawiera fragment o wi?„â„?kszej dynamice, chwilowo przydziela si?„â„? mu szersze pasmo. Stosowanie multipleksowania statystycznego wp?…‚ywa na poprawienie jako?…â€?ci przekazów telewizyjnych. Z procesem multipleksowania zwi?„…zane jest poj?„â„?cie identyfikatora pakietu PID (Packet ID). Poniewa?…Â? przez ka?…Â?dy transponder satelitarny nadawane s?„… jednocze?…â€?nie ró?…Â?nego rodzaju przekazy, dekoder odbiorcy musi przeprowadza?„â€? proces filtracji i wybiera?„â€? ze strumienia danych tylko te, których ?…Â??„…da u?…Â?ytkownik. Aby mo?…Â?liwe by?…‚o odró?…Â?nienie pakietów, ka?…Â?dy z nich ma nag?…‚ówek zawieraj?„…cy liczb?„â„? (identyfikator) informuj?„…c?„… o jego zawarto?…â€?ci oraz przynale?…Â?no?…â€?ci do okre?…â€?lonej stacji telewizyjnej lub systemu przekazu danych komputerowych. Oprócz pakietów zawieraj?„…cych dane i przekazy wideo w systemie DVB istnieje tak?…Â?e dodatkowa ich grupa o numerach od 0 do 20, za pomoc?„… których rozsy?…‚ane s?„… informacje systemowe SI (System Information). Zawieraj?„… one m.in. dane o nazwach transmitowanych stacji, przypisanym im identyfikatorach, cz?„â„?stotliwo?…â€?ciach innych transponderów nale?…Â??„…cych do tego samego pakietu cyfrowego (jak np. Wizja TV czy Cyfra+) oraz wiele innych informacji s?…‚u?…Â??„…cych dekoderowi do poprawnego odbioru sygna?…‚u.

Modulacja fazy QPSK sygna?…‚u no?…â€?nego

W systemie DVB informacje kodowane s?„… z wykorzystaniem kwadraturowej modulacji z przesuni?„â„?ciem fazy (Quadrature Phase Shift Keying). Sygna?…‚owi no?…â€?nemu nadawane jest jedno z czterech mo?…Â?liwych przesuni?„â„??„â€? fazowych, zwanych symbolami. Wybór symboli o warto?…â€?ciach 45, 135, 225 i 315 stopni oraz rezygnacja z pozornie prostszego systemu 0, 90, 180, 270 stopni wynikaj?„… z ch?„â„?ci unikni?„â„?cia transmisji niezmodulowanego sygna?…‚u no?…â€?nego, powoduj?„…cego wiele dodatkowych problemów podczas procesu demodulacji.

Schemat blokowy dekodera DVB

W pierwszym etapie odebrany sygna?…‚ jest demodulowany, a za pomoc?„… algorytmów Viterbiego i Reeda-Solomona koryguje si?„â„? ewentualne b?…‚?„â„?dy. Nast?„â„?pnie dane przekazywane s?„… do modu?…‚u deszyfruj?„…cego lub bezpo?…â€?rednio do demultipleksera. Otrzymane w ten sposób przekazy zostaj?„… wreszcie skierowane do dekodera MPEG-2 (programy telewizyjne i radiowe) albo na wyj?…â€?cie dekodera DVB (dane z sieci Internet).

Nie zap?…‚acisz, nie zobaczysz

Istotnymi elementami specyfikacji DVB s?„… zasady szyfrowania danych i dost?„â„?pu warunkowego CA (Conditional Access) u?…Â?ywane przez telewizje p?…‚atne oraz us?…‚ugi pay-per-view (p?…‚acisz tylko za to, co ogl?„…dasz). W wyniku braku porozumienia w gronie nadawców komercyjnych nie uda?…‚o si?„â„?, niestety, opracowa?„â€? jednolitej metody ochrony przekazów. Stosowany system zabezpiecze?…„ sk?…‚ada si?„â„? z dwóch warstw: mieszania (scramblingu) danych oraz ich w?…‚a?…â€?ciwego szyfrowania. Ustandaryzowany zosta?…‚ jedynie proces mieszania oraz metoda wspó?…‚pracy kart deszyfruj?„…cych z odbiornikami DVB (tzw. Common Interface). Cho?„â€? sposób przeprowadzania descramblingu jest taki sam dla ca?…‚ej platformy DVB, jego szczegó?…‚y pozostaj?„… poufne i s?„… udost?„â„?pniane jedynie firmom produkuj?„…cym urz?„…dzenia nadawcze i odbiorcze. Najistotniejszy element procesu ochrony danych, czyli szyfrowanie, mo?…Â?e by?„â€? przeprowadzany
w dowolny, wybrany przez nadawc?„â„? sposób. Obecnie stosowanych jest kilka konkuruj?„…cych ze sob?„… rozwi?„…za?…„, jak np. Cryptoworks (Wizja TV) czy Seca-Mediaguard (Cyfra+). U?…Â?ywane modu?…‚y deszyfruj?„…ce w komputerowych urz?„…dzeniach DVB maj?„… posta?„â€? kart PCMCIA wk?…‚adanych do odpowiedniego z?…‚?„…cza dekodera. Karta taka mie?…â€?ci w sobie mikroprocesor mog?„…cy komunikowa?„â€? si?„â„? z uk?…‚adami w?…‚a?…â€?ciwego dekodera, pami?„â„??„â€? ROM zawieraj?„…c?„… algorytm deszyfruj?„…cy, RAM s?…‚u?…Â??„…c?„… do przeprowadzania niezb?„â„?dnych oblicze?…„ oraz gniazdo przeznaczone do odczytu kluczy dost?„â„?powych, rozpowszechnianych przez nadawców programów kodowanych.

Transfer w jedn?„… stron?„â„??

Cho?„â€? przekaz danych komputerowych przez satelity jest stosunkowo tani i szybki, us?…‚ugi tego rodzaju ?…â€?wiadczone indywidualnym u?…Â?ytkownikom s?„… obarczone powa?…Â?n?„… wad?„… transmisja informacji kana?…‚em satelitarnym mo?…Â?e odbywa?„â€? si?„â„? tylko w jedn?„… stron?„â„?: od operatora do odbiorcy domowego. Niedogodno?…â€??„â€? ta jest wynikiem stosowania do transmisji danych sieci satelitarnych projektowanych z my?…â€?l?„… o przekazywaniu programów telewizyjnych nie wymagaj?„…cych przesy?…‚ania informacji zwrotnych. Cho?„â€? opracowana zosta?…‚a metoda przesy?…‚ania informacji zwrotnych kana?…‚em satelitarnym (DVB-RCCS), nie jest to technika przeznaczona dla u?…Â?ytkowników indywidualnych, lecz grup odbiorców po?…‚?„…czonych sieci?„…. Rozwi?„…zaniem problemu jest przekazywanie zapyta?…„, czyli ?…Â??„…da?…„ dostarczenia okre?…â€?lonych materia?…‚ów (strony WWW, pliki) tradycyjn?„… drog?„… naziemn?„… poprzez modem lub ?…‚?„…cza dzier?…Â?awione. Odpowiadaj?„…c na nadchodz?„…ce zapytania, operator wysy?…‚a u?…Â?ytkownikowi zamawiane dane kana?…‚em satelitarnym. Poniewa?…Â? przez jeden transponder satelitarny dane rozsy?…‚ane s?„… do wielu u?…Â?ytkowników jednocze?…â€?nie, dekoder musi wybra?„â€? tylko przekazy adresowane do konkretnego odbiorcy. W tym celu operator dodaje do ka?…Â?dego pakietu danych informacje pozwalaj?„…ce na ustalenie w?…‚a?…â€?ciwego adresata. Powszechnym sposobem jest u?…Â?ywanie w tym celu unikatowych w skali ?…â€?wiata numerów identyfikacyjnych MAC, przypisanych na sta?…‚e przez producentów, kartom sieciowym i dekoderom DVB. W celu poprawnego nadania pakietów operator musi zna?„â€? identyfikator MAC karty zamontowanej
dodatkowe informacje o standardach DVB w komputerze u?…Â?ytkownika. W protokole TCP/IP u?…Â?ywanym do przesy?…‚ania danych w sieci Internet numer ten nie jest do?…‚?„…czany do wysy?…‚anych pakietów danych. Operator nie uzyskuje go wi?„â„?c, odbieraj?„…c zapytania od u?…Â?ytkownika. Aby poinformowa?„â€? nadawc?„â„? o adresie MAC dekodera, stosuje si?„â„? zazwyczaj dodatkowe, rezydentne programy, uruchomione na komputerze odbiorcy. Ich zadaniem jest wysy?…‚anie do operatora niezb?„â„?dnego numeru, a cz?„â„?sto tak?…Â?e autoryzacja u?…Â?ytkowników (np. wys?…‚anie has?…‚a dost?„â„?powego). Nowszym rozwi?„…zaniem, s?…‚u?…Â??„…cym do filtracji nadchodz?„…cych danych, jest ich rozpoznawanie tylko na podstawie numeru IP u?…Â?ytkownika. W takim przypadku stosuje si?„â„? programy autoryzuj?„…ce wszystkie dane niezb?„â„?dne do poprawnego zaadresowania pakietów znajduj?„… si?„â„? w wysy?…‚anych operatorowi zapytaniach.

Przez jeden transponder satelitarny mo?…Â?e by?„â€? jednocze?…â€?nie przesy?…‚anych wiele programów telewizyjnych, radiowych i danych komputerowych. Spakowany algorytmem MPEG-2 obraz wideo wraz z towarzysz?„…cym mu d?…Â?wi?„â„?kiem i sygna?…‚em zegarowym (s?…‚u?…Â??„…cym do synchronizacji obrazu z g?…‚osem) tworzy elementarny strumie?…„ pakietów PES (Packet Elementary Stream). Strumienie pakietów mog?„… zawiera?„â€? tak?…Â?e przekazy radiowe oraz dane komputerowe. Kilka strumieni elementarnych jest ?…‚?„…czonych (multipleksowanych) z pakietami informacji systemowych SI (System Information), tworz?„…c ko?…„cowy strumie?…„ danych DVB. Jest on nast?„â„?pnie poddawany przeplataniu (interleaving), kodowaniu Viterbiego i kierowany do anteny nadawczej. Dekoder odbiorcy na podstawie identyfikatorów pakietów (PID) przenoszonych w strumieniu SI mo?…Â?e okre?…â€?li?„â€? zawarto?…â€??„â€? poszczególnych pakietów i np. po?…‚?„…czy?„â€? w?…‚a?…â€?ciwe strumienie obrazu z d?…Â?wi?„â„?kiem.

Powietrznym szlakiem

Internet przez satelit?„â„? to ciekawe rozwi?„…zanie dla ?…â€?rednich i ma?…‚ych firm pobieraj?„…cych z Sieci du?…Â?e ilo?…â€?ci danych. Szczególnie instytucje wykorzystuj?„…ce ju?…Â? ?…‚?„…cze dzier?…Â?awione i nastawione na wspó?…‚prac?„â„? z partnerami zza oceanu powinny zainteresowa?„â€? si?„â„? now?„… technik?„…. Dla u?…Â?ytkowników indywidualnych zakup urz?„…dzenia oraz koszty po?…‚?„…cze?…„ wynikaj?„…ce z konieczno?…â€?ci korzystania z kana?…‚u zwrotnego ograniczaj?„… liczb?„â„? potencjalnych nabywców. Miejmy jednak nadziej?„â„?, ?…Â?e podobnie jak w przypadku innych nowinek technika cyfrowego przysy?…‚ania danych przez satelity szybko si?„â„? upowszechni, a urz?„…dzenia do odbioru danych z "podniebnego" szlaku stan?„… si?„â„? dost?„â„?pne dla wszystkich.


Internet via the Sky

Pomimo du?…Â?ej przepustowo?…â€?ci sieci szkieletowej Internetu dane do odbiorców ko?…„cowych przesy?…‚ane s?„… wolno ze wzgl?„â„?du na ograniczenia linii telefonicznych i niewydolno?…â€??„â€? lokalnych dostawców us?…‚ug sieciowych. Konieczno?…â€??„â€? d?…‚ugotrwa?…‚ego oczekiwania w ci?„…gu dnia na otrzymanie potrzebnych danych sta?…‚a si?„â„? powszechna. Problem ten mo?…Â?e rozwi?„…za?„â€? ?…‚?„…czno?…â€??„â€? satelitarna. Prób?„â„? spopularyzowania tego rozwi?„…zania podj?„â„??…‚a, nale?…Â??„…ca do konsorcjum Astra, firma Europe Online Networks, wprowadzaj?„…c system Internet via the Sky. Zasada jego dzia?…‚ania polega na transmitowaniu danych z centrum nadawczego znajduj?„…cego si?„â„? w Luksemburgu poprzez satelit?„â„? Astra 1G na obszar ca?…‚ej Europy. Odbiór informacji odbywa si?„â„? za pomoc?„… zwyk?…‚ej anteny satelitarnej. U?…Â?ytkownicy
?…Â??„…daj?„… dostarczenia okre?…â€?lonych informacji: stron WWW, obrazów lub plików poprzez wysy?…‚anie tzw. zapyta?…„, czyli pakietów danych okre?…â€?laj?„…cych zamawiane materia?…‚y. Najpowa?…Â?niejsz?„… wad?„… transmisji satelitarnej jest przesy?…‚anie danych tylko w jedn?„… stron?„â„?, co zmusza u?…Â?ytkowników do korzystania z tradycyjnego modemu, sieci ISDN, HIS lub innego rodzaju dost?„â„?pu do Internetu. Aby zapewni?„â€? du?…Â??„… pr?„â„?dko?…â€??„â€? dost?„â„?pu do danych, centrum nadawcze po?…‚?„…czone jest bezpo?…â€?rednio z sieci?„… szkieletow?„… Internetu. Do przesy?…‚ania informacji cyfrowych drog?„… satelitarn?„… wykorzystano technologi?„â„? CyberStream, opracowan?„… przez
ameryka?…„sk?„… firm?„â„? Harmonic Data Systems. Przepustowo?…â€??„â€? jednego transpondera Astry 1G wynosi 34 Mbit/s. Obecnie w systemie Internet via the Sky wykorzystane s?„… trzy takie transpondery. Dodatkowych sze?…â€??„â€?
zarezerwowano na potrzeby dalszego zwi?„â„?kszania przepustowo?…â€?ci w miar?„â„? wzrostu liczby u?…Â?ytkowników. Maksymalna pr?„â„?dko?…â€??„â€? przesy?…‚ania danych mo?…Â?e docelowo osi?„…gn?„…?„â€? nawet 306 Mbit/s. Dla jednego odbiorcy wprowadzono ograniczenie szybko?…â€?ci transmisji, wynosz?„…ce 2 Mbit/s. W praktyce przesy?…‚anie danych przebiega wolniej ze wzgl?„â„?du na konieczno?…â€??„â€? podzia?…‚u dost?„â„?pnego pasma pomi?„â„?dzy wszystkich u?…Â?ytkowników korzystaj?„…cych w danym momencie z systemu. Nie istnieje mo?…Â?liwo?…â€??„â€? zwielokrotnienia przepustowo?…â€?ci poprzez wykupienie kilku abonamentów.
Wcelu odbioru sygna?…‚u satelitarnego wymagane jest zainstalowanie w komputerze odpowiedniej karty dekoduj?„…cej. Mo?…Â?na naby?„â€? zarówno model
przeznaczony tylko do odbioru danych, jak i urz?„…dzenie umo?…Â?liwiaj?„…ce ogl?„…danie telewizji na ekranie komputera. W laboratorium przetestowano kart?„â„? CyberStream Satellite Receiver firmy Harmonic Data Systems. Po zako?…„czeniu monta?…Â?u karty przyst?„…pi?„â€? mo?…Â?na do instalacji programu s?…‚u?…Â??„…cego do autoryzacji u?…Â?ytkowników. Konieczne jest te?…Â? okre?…â€?lenie numeru IP komputera. W przypadku korzystania z modemu adres IP mo?…Â?e zosta?„â€? automatycznie pobrany z serwera PPP. Rozpocz?„â„?cie korzystania z sieci wymaga podania identyfikatora i has?…‚a, ustalonych podczas zakupu
abonamentu. Mo?…Â?na mie?„â€? zastrze?…Â?enia do sposobu przechowywania tych poufnych danych s?„… one zapisywane w jawnej postaci w rejestrze systemowym. Udost?„â„?pniana w zestawie aplikacja pozwala na monitorowanie aktualnej szybko?…â€?ci pobierania informacji, ilo?…â€?ci przes?…‚anych danych czy stanu po?…‚?„…czenia. Wa?…Â?n?„… czynno?…â€?ci?„… podczas
instalacji jest prawid?…‚owy wybór transpondera. Przeprowadzone testy nie wykaza?…‚y istotnych waha?…„ pr?„â„?dko?…â€?ci przesy?…‚ania danych przy korzystaniu z jednego z trzech dost?„â„?pnych obecnie transponderów. Dost?„â„?p do danych odbywa si?„â„? poprzez serwer proxy. Warunkiem szybkiego dost?„â„?pu do sieci
jest wpisanie w u?…Â?ywanej przegl?„…darce internetowej lub kliencie FTP odpowiedniego adresu IP, przypisanego znajduj?„…cemu si?„â„? w Luksemburgu serwerowi operatora. Mo?…Â?liwy jest tak?…Â?e jednoczesny dost?„â„?p do ?…‚?„…cza wielu komputerów pracuj?„…cych w sieci.

Komunikacja satelitarna w Internecie


Tak?…Â?e stale rosn?„…ca liczba u?…Â?ytkowników Internetu spowodowa?…‚a, ?…Â?e przepustowo?…â€??„â€? tradycyjnych ?…‚?„…czy, obliczona na setki tysi?„â„?cy, a obs?…‚uguj?„…ca dzi?…â€? miliony komputerów, znacznie si?„â„? pogorszy?…‚a. Nowoczesne, zdobywaj?„…ce coraz wi?„â„?ksz?„… popularno?…â€??„â€? multimedialne technologie prezentacji informacji spowoduj?„… jeszcze wi?„â„?ksze trudno?…â€?ci w korzystaniu z sieci. Wszystko jednak wskazuje na to, ?…Â?e u?…Â?ytkownicy Internetu otrzymaj?„… wsparcie z kosmosu...

Prowadzone od kilku lat wszechstronne badania i prace nad rozwi?„…zaniami, podnosz?„…cymi znacz?„…co jako?…â€??„â€? ?…â€?wiadczonych us?…‚ug internetowych, zaowocowa?…‚y wdro?…Â?eniem kilku projektów wykorzystania ?…‚?„…czy satelitarnych w celu zapewnienia szybkiego dost?„â„?pu do Internetu. W USA i Europie Zachodniej rozpowszechni?…‚y si?„â„? trzy warianty satelitarnych systemów internetowych, dost?„â„?pne od niedawna równie?…Â? w Polsce. Pierwszy z nich, przesy?…‚aj?„…cy informacje do u?…Â?ytkowników metod?„… rozsiewcz?„… (bez kana?…‚u zwrotnego ? transmisja odbywa si?„â„? tylko w kierunku do u?…Â?ytkownika), jest po?…‚?„…czeniem Internetu z telewizj?„… i w zasadzie spro­wadza si?„â„? do przekazywania danych w postaci stron WWW. Drugi z systemów, którego przyk?…‚adem jest pakiet DirectPC, zapewnia jednokierunkow?„… transmisj?„â„? danych przez satelit?„â„?, do odbioru której potrzebny jest: komputer PC wyposa?…Â?ony w specjaln?„… kart?„â„? odbiornika, opro­gramowanie zarz?„…dzaj?„…ce oraz antena satelitarna o ?…â€?rednicy 60 cm. System ten pracuje z ka­na?…‚em zwrotnym opartym na ?tradycyjnych? po?…‚?„…czeniach z dostawc?„… us?…‚ug internetowych (tzw. telco return), co w pewnym stopniu ogranicza jego efektywno?…â€??„â€?. Po?…‚?„…czenie takie realizowane jest najcz?„â„??…â€?ciej za pomoc?„… standardowego modemu.

Trzecim z satelitarnych systemów internetowych jest Web-Sat ? dost?„â„?pny w Polsce dopiero od po?…‚owy 1998 roku. Jest to pierwszy w pe?…‚ni dwukana?…‚owy system, w którym transmisja odbywa si?„â„? zarówno w kierunku do u?…Â?ytkownika, jak te?…Â? przez anten?„â„? satelitarn?„… bezpo?…â€?rednio do transpondera satelity, umo?…Â?liwiaj?„…c bardzo szybkie po?…‚?„…czenie z Internetem. W tym po?…‚?„…czeniu jest wykorzystywany geostacjonarny satelita nowej generacji ? EUTELSAT W3, który zosta?…‚ umieszczony na orbicie w kwietniu 1999 roku. Us?…‚uga ta zapewnia transmisj?„â„? danych z szybko?…â€?ci?„… 4 Mb/s, bez ?…Â?adnego terenowego po?…‚?„…czenia, takiego jak: linia telefoniczna, ISDN lub dzier?…Â?awione ?…‚?„…cze. Dwudro?…Â?ny kana?…‚ transmisyjny systemu Web-Sat zosta?…‚ zaprojektowany tak, aby ogranicza?…‚ opó?…Â?nienia transmisyjne (orbita geostacjonarna znajduje si?„â„? na wysoko?…â€?ci 35,8 tys. km) w logowaniu si?„â„?, pobieraniu du?…Â?ych plików i pracy w Interne­cie. Ten gwiezdny system, w po?…‚?„…czeniu z Hub Station (centralna stacja nadawcza), znajduj?„…c?„… si?„â„? w Dublinie, mo?…Â?e obs?…‚ugiwa?„â€? tysi?„…ce u?…Â?ytkowników.


Web-Sat od ?…â€?rodka


W systemie Web-Sat sygna?…‚ internetowy, wysy?…‚any od huba jest kompresowany w standardzie DVB i przyporz?„…dkowywany strumieniowi MPEG2, analogicznie jak telewizyjny sygna?…‚ cyfrowy, a nast?„â„?pnie transmitowany do satelity i rozpowszechniany do subskrybentów. Odbiorcza karta u?…Â?ytkownika automatycznie wybiera w?…‚a?…â€?ciwe pakiety informacji. Komunikacja zwrotna ? od u?…Â?ytkownika do sieci ? odbywa si?„â„? z szybko?…â€?ci?„… 16 kb/s, zadowalaj?„…c?„… przy korzystaniu z typowych us?…‚ug Internetu (WWW, e-mail), ale z pewno?…â€?ci?„… nie­wystarczaj?„…c?„… do przesy?…‚ania du?…Â?ych plików.

Z punktu widzenia u?…Â?ytkownika do korzystania z systemu Web-Sat niezb?„â„?dna jest: eliptyczna antena satelitarna o wymiarach 100×70 cm, karta PC ? modulatora (karta nadawcza), demodulatora (odbiorcza) wraz ze sterownikami oraz nadajnik z konwerterem cyfrowym. Ca?…‚kowity koszt zestawu odbiorczego wynosi ok. 1800 USD netto. Ponadto przewidywane s?„… op?…‚aty abonenckie uzale?…Â?nione od limitu ilo?…â€?ci danych do pobrania z Internetu oraz od liczby odbiorców us?…‚ugi. Chc?„…c korzysta?„â€? z systemu Web-Sat pojedynczy u?…Â?ytkownik musi dysponowa?„â€? komputerem klasy Pentium z minimum 32 MB RAM, systemem Windows 9x oraz kolorowym monitorem SVGA.


Zastosowanie


System Web-Sat, dzi?„â„?ki odpowiedniej technologii umo?…Â?liwiaj?„…cej efektywne wykorzystanie kana?…‚u zwrotnego (tj. od u?…Â?ytkownika), sta?…‚ si?„â„? atrakcyjn?„… alternatyw?„… dla ?…‚?„…czy sta?…‚ych. Budzi powa?…Â?ne nadzieje na korzystanie w pe?…‚ni z aplikacji multimedialnych wymagaj?„…cych transmisji danych w czasie rzeczywistym. Przyk?…‚adem takich zastosowa?…„ mog?„… by?„â€? np. ko­rzystanie z internetowych encyklopedii i bibliotek oferuj?„…cych oprócz tekstu d?…Â?wi?„â„?k i zapis wideo lub w przysz?…‚o?…â€?ci ? po zwi?„â„?kszeniu kana?…‚u zwrotnego ? interaktywne wideokonferencje. Olbrzymia ilo?…â€??„â€? informacji przy jednoczesnym zagwarantowaniu du?…Â?ej szybko?…â€?ci przekazu istotnie ogranicza?…‚y jak do tej pory praktyczne wykorzystanie multimedialnych technologii. Ciekaw?„… propozycj?„… zastosowania tego systemu jest mo?…Â?liwo?…â€??„â€? implementacji go w nauczaniu na odleg?…‚o?…â€??„â€?. Kana?…‚ zwrotny Web-Sat, cho?„â€? ograniczony do 16 kb/s, jest wystarczaj?„…cy do zapewnienia interakcji wszystkich uczestników wyk?…‚adu lub szkolenia. Mo?…Â?e by?„â€? wreszcie wykorzystywany wsz?„â„?dzie tam, gdzie infrastruktura sieci internetowej jest s?…‚abo rozwini?„â„?ta lub wr?„â„?cz nie istnieje. System Web-Sat firmy Armstrong Satellite Data Services Limited skierowany jest do ró?…Â?norodnych grup u?…Â?ytkowników, lecz w g?…‚ównej mierze powinien on zainteresowa?„â€? specjalistów z ró?…Â?nych dziedzin, którzy w swojej pracy potrzebuj?„… szybkiego dost?„â„?pu do Internetu oraz tych odbiorców, którzy ze wzgl?„â„?du na brak odpowiedniej infrastruktury sieci nie maj?„… do niego dost?„â„?pu. System ten mo?…Â?e równie?…Â? zainteresowa?„â€? indywidualnego odbiorc?„â„?, ale jedynie bardzo zamo?…Â?nego ? wyeliminowanie wszystkich op?…‚at zwi?„…zanych z wykorzystaniem modemu czy po?…‚?„…cze?…„ z dostawc?„… us?…‚ug internetowych nie kompensuje, niestety, kosztów abonamentu. Równie?…Â? cena zakupu zestawu odbiorczego jest do?…â€??„â€? wysoka. Nale?…Â?y jednak mie?„â€? nadziej?„â„?, ?…Â?e popularyzacja tego rodzaju us?…‚ug spowoduje zarówno spadek cen sprz?„â„?tu, jak i obni?…Â?enie kosztów abonamentu.

Przyk?…‚ad przedstawionego systemu, jak równie?…Â? liczba realizowanych komercyjnych projektów satelitarnych pokazuj?„…, w jakim kierunku zmierza przysz?…‚o?…â€??„â€? Internetu. Prawdopodobnie ju?…Â? wkrótce technologia satelitarna przeniesie go ca?…‚kowicie na orbit?„â„? lub b?„â„?dzie jego powa?…Â?­nym sk?…‚adnikiem, a nie tylko alternatywnym uzupe?…‚nieniem. Dodatkowe informacje mo?…Â?na znale?…Â??„â€? pod adresami: http://www.eutelsat.com/ i http://www.web-sat.com/


Inne zalety zastosowania ?…‚?„…czno?…â€?ci satelitarnej :

- ?…‚atwo?…â€??„â€? i szybko?…â€??„â€? instalacji sprz?„â„?tu

- praktycznie ogranicza si?„â„? do postawienia i przy?…‚?„…czenia terminali satelitarnych,

- ?…‚?„…czno?…â€??„â€? satelitarna dociera wsz?„â„?dzie tam gdzie postawi si?„â„? terminal, a odleg?…‚o?…â€??„â€? pomi?„â„?dzy w?„â„?z?…‚ami sieci jest bez znaczenia,

- gwarantowana wysoka jako?…â€??„â€? po?…‚?„…czenia - mo?…Â?na zastosowa?„â€? szybkie urz?„…dzenia i protoko?…‚y transmisji.


Innym sposobem organizacji transmisji danych s?„… radiolinie. Ich realizacja napotyka jednak na ograniczenia. Najpierw trzeba zdoby?„â€? przydzia?…‚ cz?„â„?stotliwo?…â€?ci od PAR (Pa?…„stwowa Agencja Radiokomunikacyjna). To trwa minimalnie oko?…‚o trzech miesi?„â„?cy. Dopiero wtedy mo?…Â?na przyst?„…pi?„â€? do instalacji sprz?„â„?tu. Sprz?„â„?t musi by?„â€? o wystarczaj?„…co du?…Â?ej mocy, by za­pewni?„â€? godziw?„… jako?…â€??„â€? transmisji. Z drugiej strony nie mo?…Â?e by?„â€? za mocny, bo nie pozwalaj?„… na to przepisy radiofoniczne. Trzeba pami?„â„?ta?„â€? równie?…Â? o tym, ?…Â?e sprz?„â„?t o du?…Â?ej mocy jest bardzo drogi, a nadajników i odbiorników trzeba dok?…‚adnie tyle ile ma by?„â€? w?„â„?z?…‚ów sieci. W efekcie realne jest zestawienie ?…‚?„…cza radiowego na odleg?…‚o?…â€??„â€? 20 - 30 kilometrów. Dodatkowo rozwi?„…zanie takie w terenie górzystym nie zawsze daje zadowalaj?„…ce rezultaty. To w zasadzie (na razie) eliminuje radiolinie z powa?…Â?niejszych (pod wzgl?„â„?dem odleg?…‚o?…â€?ci) projektów. Nie znaczy to jednak, ?…Â?e one nie istniej?„…. Na przyk?…‚ad ca?…‚y obszar Warszawy le?…Â?y w zasi?„â„?gu miejskiej sieci transmisji danych opartej na ?…‚?„…czno?…â€?ci radiowej, której operatorem jest firma Ericcson.

W marcu 1990r. ustalono z Urz?„â„?dem Post?„â„?pu Technicznego i Wdro?…Â?e?…„ (UPTiW) bud?…Â?et przy?…‚?„…czenia Polski do EARN (ang. European Academic and Research Network). Jednocze?…â€?nie w tym czasie prof. Tomasz Hofmokl zosta?…‚ powo?…‚any na pe?…‚nomocnika UPTiW w sprawie w?…‚?„…czenia Polski do EARN. W lipcu 1990r. Polska zosta?…‚a po?…‚?„…czona z w?„â„?z?…‚em EARN znajduj?„…cym si?„â„? w Kopenhadze. Poci?„…gn?„â„??…‚o to za sob?„… du?…Â?y wzrost zainteresowania sieciami komputerowymi. To zainteresowanie i istniej?„…ce ju?…Â? zespo?…‚y badawczo-naukowe umo?…Â?liwi?…‚y uruchomienie w Polsce w maju 1991r. Naukowej i Akademickiej Sieci Komputerowej (NASK).